《万有引力理论的成就》 教学设计
教案标题
《万有引力理论的成就》 教学设计
所属学科
物理
适用年级
高一年级
对应教材
高中物理必修2 人教版
覆盖范围
第 六 章 第4节 （1课时）
教学过程
教学内容
教师活动
学生活动
设计意图
辅助
第一阶段：
创设情境、激发兴趣
课前
引入
创设问题情境：
首先复习万有引力定律的知识，实现知识的衔接。由于本课的叙述性、理论性较强，所以，我采用创设问题情境的方式（1、卡文迪许为什么能把自己的实验说成是“称量地球的质量”？2、外行人马克吐温说“科学真是迷人”到底科学在这一节课展现多少迷人风采呢？）让学生带着疑问走进新课，激起学生的好奇心、求知欲，从而增强对物理学习的兴趣。
学生复习回顾万有引力定律的知识，
准备回答
通过这几个问题的回答, 实现知识的衔接。
让同学对本课的内容在整体上有一定的认识和了解，激发学生的学习兴趣。
PPT图片展示（万有引力定律的知识网络图）
第二阶段：
新课教学
自主学习、探索新知、
第一种方法（利用万有引力等于重力）称量地球的质量，即课本“科学真是迷人”一部分。
1、引导学生得出计算地球质量的方法，回到一开始设定的问题上由 得到： 说明：这种方法不考虑地球自转的影响
1、阅读教材41页,思考讨论:卡文迪许利用重力加速度g,地球半径R和引力常量G“称量”地球质量的原理
同桌合作，总结计算地球天体的第一种方法（利用万有引力等于重力的方法）。
代表发言
通过对问题的思考,
增强同学的阅读理解和分析、归纳能力。
PPT图片展示（小白人的问题1
应用拓展、学以致用
称量月球的质量
2、引导学生思考用以上理论计算月球质量，需要哪些条件？
3例题1，讲解，引导学生解题，强调规范解答。出示变式训练1，
2、共同参与设计和讨论，得出结论（如可在月球上做一些实验）,加深对这一问题的理解，写出表达式
整理例题1，
思考变式训练1，
学会知识迁移，拓展应用
PPT图片展示（小白人的问题2）
第二阶段：
新课教学
自主学习、探索新知
万有引力理论成就的运用二：
计算天体的质量
（利用万有引力提供向心力）
。
万有引力理论成就的运用三：计算天体的密度
万有引力理论成就的运用四：发现未知天体
动画演示行星绕太阳运动，引力充当向心力求出太阳的质量。写出推导
1.让学生阅读课本，并和学生一起应用万有引力
2.根据理论，思考讨论，（1）行星绕太阳运动时轨道半径的三次方与公转周期的平方的比值k跟什么因素有关？（2）在什么情况下用此方法计算天体的质量？计算出的是运行天体的质量还是中心天体的质量。（3）能不能用此方法计算地球的质量？
3.进一步对这种方法进行延伸和拓展，分析总结：
4．引导学生得到第二种方法计算天体质量的规律。
5.引导学生得出计算地球质量的方法，回到一开始设定的问题上
6.拓展运用，让学生再看动画演示（八大行星绕太阳转的的动画演示），观察有什么规律，并思考为什么会这样。
7、例题2，讲解，引导学生解题，强调规范解答。出示变式训练2，
8、如果把天体看作质量分布均匀的球体，怎样计算天体的密度？
9. 请同学们阅读课文“发现未知天体”部分的内容，并思考（ppt投影）：
（1）万有引力理论在天文学上还有什么应用
（2）人们利用万有引力理论发现了那些天体？
10.老师小结：万有引力定律的发现，为天文学的发展起到了积极的作用，用它可以来计算天体的质量，同时还可以来发现未知天体.除此之外万有引力定律的发现还有很多其他方面的运用，比如人造地球卫星的发射等，有兴趣的同学下去查阅资料，大家来一起分享。
1.阅读课本内容（42页“ 计算天体的质量”那一小节），感受利用万有引力提供向心力测太阳质量的方法。
2．学生共同讨论，得出答案
3.分析，讨论得出规律：
只能求出中心天体的质量，而不能求出绕行天体的质量
4.学生：可利用万有引力提供向心力，然后根据月球围绕地球转的来计算地球的质量
5.学生：越是靠近太阳的行星，周期越小，并会利用公式
进行分析。
6．学生大多会答“还有人造地球卫星”
7. 整理例题2，
思考变式训练2
8、学生共同讨论，得出答案
9、学生：阅读课文，从课文中找出相应的答案：发现未知天体
学生：天王星和海王星
增强同学的阅读理解和分析、归纳能力。
学会知识迁移，加深对开普勒第三定律的认识
让学生学会“举一反三”，自我归纳
由浅入深，循序渐进的启发式教学，激活同学内在的求知欲，引导同学积极思考，独立探究。
前呼后应
让学生自身观察，发散思维，学会探究性思考
通过师生互动,总结得出正确结论，掌握,求解中心天体的质量的方法，突出重点，突破难点，达到教学目的。
通过师生互动,总结得出正确结论，掌握,求解中心天体密度的方法
通过海王星、冥王星预测直至发现的过程,渗透物理学史的思想教育,体会万有引力理论的成就。
让学生体会万有引力定律在人类探索和发现太空中的伟大作用
动画演示行星绕太阳的运动
计算过程演示（计算地球质量与计算太阳质量相似，不需再板书，）
再一次PPT动画演示
PPT图片展示（小白人的问题3）
PPT图片展示（小白人的问题4）
第三阶段：
课堂小结
回顾梳理本节课所学内容。
万有引力定律的发现有着重要的物理意义：它对物理学、天文学的发展具有深远的影响；对科学文化发展起到了积极的推动作用，解放了人们的思想，给人们探索自然的奥秘建立了极大信心，使人们有能力理解天地间的各种事物。请同学们一起回顾一下，这节课我们都学习了万有引力理论的哪些成就。
让学生总结回顾本节课所学内容。 然后请同学评价本节小结内容
放开手，让学生自己总结所学内容，从而构建他们自己的知识框架,培养学生概括总结能力。
当堂检测
完成导学案中的4个小题
板书设计
6.4万有引力理论的成就
计算天体的质量
方法一：利用万有引力等于重力
（此种方法不考虑地球的自转）
方法二：利用万有引力提供向心力，即F万=F向：
此种方法只能求出中心天体的质量，而不能求出绕行天体的质量
发现未知天体
天王星，海王星
当堂检测
1．利用下列哪组数据，可以计算出地球质量（ ）
A．已知地球绕太阳做匀速圆周运动的轨道半径和周期
B．已知月球绕地球做匀速圆周运动的轨道半径和周期
C．已知月球绕地球做匀速圆周运动的轨道半径和角速度
D．已知地球半径和地球表面重力加速度
2．木星是太阳系中最大的行星，它有众多卫星。观察测出：木星绕太阳作圆周运动的半径为r1、 周期为T1；木星的某一卫星绕木星作圆周运动的半径为r2、 周期为T2，已知万有引力常量为G，则根据题中给定条件（ ）
A．能求出木星的质量 B．能求出木星与卫星间的万有引力
C．能求出太阳与木星间的万有引力 D．可以断定
3．火星的质量和半径分别约为地球的和，地球表面的重力加速度为g，则火星表面的重力加速度约为（ ）
A．0.2g B．0.4g C．2.5g D．5g
4．某天体的质量约是地球质量的32倍，半径约是地球半径的2倍，已知地球表面的重力加速度为9.8m/s2，求：
（1）该天体表面的重力加速度为多大？
（2）如果分别在该天体表面和地球表面以同样的初速度竖直上抛一物体，物体在该天体上上升的最大高度与在地球上上升的最大高度之比是多少？
